Большинство из современных любителей техники при упоминании о возможности возродить использование и применение малых паровых двигателей в транспорте сразу машут руками и активно возражают. Основная суть их возражений состоит в том, что в паровой машине главная трудность и тяжесть- это огромный, тяжелый и грязный паровой котел, который еще и может взорваться… А когда на это я возражаю- что такой паровозный жаротрубно-дымогарный котел- это архаика паровой тяги, а кроме него есть еще и прямоточные котлы, которые в разы меньше и легче, чем паровозные котлы, да еще они принципиально не могут взорваться – то у большинства людей снова появляется активное непонимание. Как это так- чтобы котел был компактным и безопасным???
И вот решил я написать целую статью на такую тему - какие могут быть в современной паросиловой технике компактные, легкие и безопасные котлы для паровых двигателей. Но вначале два- три предложения об истории возникновения котлов.
На первых паровозах и пароходах в первой половине 19-го века котлы были самой примитивной конструкции. Это была бочка с водой, под которой располагалась топка, где горели дрова или уголь. Позже сквозь бочку начали пропускать трубы, чтобы в них проходили горячие дымовые газы и этим увеличивали площадь нагрева воды. Так возник жаротрубно - дымогарный котел, который сохранился в конструкции паровозов до середины 20-го века.
Так же во второй половине 19-го века возникли конструкции водотрубных котлов. Это была конструкция (упрощенно говоря) – из двух длинных цилиндров, верхнего и нижнего, которые были соединены большим количеством вертикально расположенных трубок. Эти ряды вертикальных трубок составляли стенки топки и нагревались огнем. Вода в трубках кипела, пар поднимался вверх и собирался в верхнем цилиндре. Такие котлы обладали лучшими свойствами, чем котлы паровозного типа, но были хороши только в больших размерах. Поэтому водотрубные котлы устанавливались на больших проходах и на электростанциях. И у этих котлов, из - за их размеров и принципа работы был такой же недостаток как и у паровозных котлов- очень долгое время от розжига топки до получения пара нужного давления. Например, паровоз растапливали 5-6 часов, а на большом пароходе могли поднимать пары и целый день…
В конце 19-го века француз Серполле создал маленький котел специально на повозку для 2х седоков – для автомобиля. Это был котел прямоточной конструкции. В нем не было бочек или водяных цилиндров, требовавших наполнения водой. Была только тонкая и длинная трубка, свитая в цилиндр, внутри этого цилиндра горел керосиновый факел. Насос под большим давлением закачивал воду в трубку, вода в тонкой трубке вскипала, и с противоположного от насоса конца трубки, выходил пар высокого давления. Такой котел оказался очень компактным, обладал небольшим весом, и от момента розжига горелки до выхода температуры и давления пара на нужные параметры проходила буквально одна минута.
Такие котлы прекрасно подходили для небольших автомобилей и на таких авто в начале 20-го века было поставлено несколько рекордов скорости (до 120 км/час), которые бензиновые автомобили смогли побить только через 8 - 10 лет.
Далее тема прямоточных котлов начала активно развиваться. К 40-м годам появилось много вариантов создания и применения таких котлов. Были и огромные прямоточные котлы для электростанций, в Великобритании, Германии и СССР перед Второй мировой войной, прямоточные котлы ставили даже на эскадренные миноносцы.
В итоге – за 100 лет развития появилось много различных конструкций как прямоточных, так и различных типов высоконапорных котлов с принудительной циркуляцией, прямоточные конструкции с дополнительным контуром рециркуляции и прочее подобное, которые очень далеки по своей конструкции и по своим параметрам от стародавних дымогарно – жаротрубных котлов паровозного типа. Да и на классические барабанные котлы с естественной циркуляцией они совсем не похожи.
В итоге суммирования возможностей и учета опыта развития самых разнообразных систем компоновки котлов, можно сказать следующее, что в настоящее время имеется возможность создать очень прогрессивный малый, достаточно легкий и компактный котел. Такой котел будет обладать набором качеств, что позволят установить этот компактный агрегат и на грузовой автомобиль, и на малую передвижную электростанцию и даже на тяжелый мотоцикл. И будут работать эти технические агрегаты на дешевом тяжелом жидком топливе или даже на твердом топливе и горючих отходах. В своей основе это будет компактный и легкий прямоточный котел, но со многими современными усовершенствованиями. Такие усовершенствования уменьшат имеющиеся недостатки прямоточного котла и усилят его достоинства.
В итого – мы будем иметь паросиловую установку с электрогенератором на 40-60 квт. Которая работает за счет сжигания горючих фракций бытового мусора (бесплатное топливо) или средний грузовик грузоподъемностью в 5 – 6 тонн, который ездить использую дешевый бурый уголь, торф или даже дрова…
А если еще перевести установку на применение в качестве рабочего тела не воду и водяной пар, а на использование паров особо подобранного фреона, то вся система приобретет совершенно иные свойства. Но про использование органического цикла в рабочем процессе паровой машины мы поговорим в следующей статье.
